Současné trendy v oblasti vlhkostních průzkumů (1. část)
Foto: Pexels
Nové možnosti v oblasti vlhkostních průzkumů posouvají obor stále více dopředu. Učíme se ovšem více na historických stavbách. Nadměrná vlhkost jejich zdiva je v našich podmínkách běžným a stále se opakujícím jevem. Podnikat kroky k jejímu snížení je technickou nutností, ale zároveň je nezbytné se s ní do určité míry smířit a hledat způsob vzájemného soužití. Přítomnost vlhkosti v konstrukcích je dominantně ovlivňována okolím stavby, tj. přímým působením klimatu, působením terénu, účinky podzemní vody a provozem stavby. V úvodní části dvoudílného seriálu se budeme věnovat vlhkosti ve stavebních konstrukcích, vlhkostním poruchám a zjišťování jejich příčin.
S pohybem vlhkosti ve zdivu úzce souvisí (kromě jiného) i přísun vodorozpustných solí s jejich škodlivými účinky, a to bývá způsobeno jednak výše uvedeným transportem vody do konstrukcí, ale též funkčním využitím staveb (stáje, technické provozy továren aj.). Rezistence staveb vůči vlhkosti se s časem oslabuje, přičemž zásadní vliv má především stav původních, příp. následně provedených izolačních opatření. Způsob ochrany historických objektů před vlhkostí byl dán jejich významem a úrovní technických znalostí. Řada staveb původně izolována nebyla. U zbylé části může nefunkčnost původních opatření proti vlhkosti souviset nejen s jejich dožitím, ale též se zanedbanou údržbou, pozdějšími stavebními zásahy či zapomenutím původní technické funkce.
Vlhkost stavebních konstrukcí
Kvantifikaci vody ve zdivu lze posuzovat podle vlhkosti stavebních materiálů, resp. podle míry jejich nasycení vodou. Vlhkost můžeme vyjadřovat ve vztahu k hmotnosti či objemu materiálu. Hmotnostní vlhkost se definuje jako poměr hmotnosti vody v pórové struktuře testovaného vzorku a hmotnosti vzorku vysušeného. Vzorec pro hmotnostní vlhkost má tvar:
(1)
[% hm.]
kde je
- mvlhk
- hmotnost vlhkého vzorku,
- msuch
- hmotnost řízeně vysušeného vzorku.
Převodní vzorec na objemovou vlhkost (otevřenou pórovitost) má tvar:
(2)
[% obj.]
kde je
- w
- hmotnostní vlhkost vzorku [% hm.],
- ρH₂O
- hustota vody [kg/m3] při dané teplotě,
- ρsuch
- objemová hmotnost suchého vzorku.
K objektivnímu posouzení vlhkostních poměrů daného materiálu je však vhodné jít ještě dále a posoudit vlhkostní bilanci, tj. stanovit stupeň nasycení (saturace) vodou a zohlednit vliv hygroskopické nebo také rovnovážné vlhkosti [10, 14]. Stupeň saturace vodou Ψ vyjadřuje procentuální zastoupení vody v materiálu ve vztahu k jeho otevřené (domnělé) porozitě.
(3)
[% hm.]
kde je
- msat
- hmotnost plně saturovaného vzorku.
Příklady stupně nasycení vodou jsou u vybraných materiálů patrné z tabulky 1.
| Materiál | Stanovená maximální saturace vzorku [% hm.] | Stupeň saturace Ψ [% hm.] |
|---|---|---|
| omítka vápenná | 14,5 | 33,2 |
| omítka vápenocementová | 9,9 | 48,3 |
| omítka cementová | 8,1 | 59,1 |
| pískovec | 13,2 | 36,4 |
| opuka | 12,3 | 39,0 |
| cihla historická | 22,0 | 21,8 |
| malta historická vápenná | 27,4 | 17,5 |
Každý stavební materiál s otevřenou pórovitostí absorbuje za příznivých podmínek vodu ze vzduchu, nebo naopak ji do vzduchu zpět uvolňuje. Dochází tedy k tomu, že při určité relativní vlhkosti okolního vzduchu materiál obsahuje určité množství vody U [% hm.]. Tuto hodnotu označujeme termínem hygroskopická nebo také rovnovážná vlhkost. Je specifická pro každý stavební materiál a charakterizována tzv. sorpční izotermou, tj. křivkou zobrazující míru vlhkosti materiálu [% hm.] v závislosti na relativní vlhkosti (R.V.) a teplotě okolního prostředí. Významný nárůst hodnot sorpčních izoterem způsobují vodorozpustné soli přítomné v pórové struktuře materiálu, tzv. salinita zdiva. Vliv solí lze zjistit porovnáním změřených hodnot hygroskopické vlhkosti s hodnotami rovnovážné vlhkosti materiálů bez obsahu solí. Tabulka 2 uvádí mj. hodnotu rovnovážné vlhkosti materiálů při 80% R.V. vzduchu a teplotě 23 °C bez vlivu solí [4, 10, 12].
| Materiál | Objemová hmotnost [kg/m3] | Maximální nasákavost | Měrná tepelná kapacita [kJ.kg−1.K−1] | Přibližné hodnoty rovnovážné vlhkosti U23/80 [% hm.] | |
|---|---|---|---|---|---|
| objemová [% obj.] | hmotnostní [% hm.] | ||||
| zdicí malta historická vápenná | 1500–1600 | 12–40 | 8–25 | 840 | ≤ 1,8 |
| zdicí malta historická vápenocementová | 1850–2000 | 13–40 | 7–20 | 840 | ≤ 1,5 |
| zdicí malta cementová | 1900–2200 | 7–26 | 4–12 | 840 | ≤ 1,3 |
| pískovec | 1760–2600 | 7–38 | 5–15 | 840 | ≤ 1,3 |
| vápenec | 2000–2500 | 1,8–11 | 0,5–1,7 | 920 | ≤ 0,1 |
| opuka | 1040–2690 | 4,5–51 | 4,3–19,1 | 840 | ≤ 0,1 |
| historická cihla plná pálená | 1600–1800 | 30–56 | 20–25 | 840 | ≤ 3 |
| moderní cihla plná pálená | 1800–2100 | 36–52 | 20–25 | 840 | ≤ 1,0 |
| dřevo | 400–700 | 55–70 | 140–170 | 2510 | ≤ 17 |
Vlhkostní poruchy
Vlhkostní poruchou konstrukce je stav, kdy konstrukční prvek obsahuje množství vody vyšší, než je esteticky akceptovatelné či technicky žádoucí. Jedná se o stav, kdy voda v konstrukcích zhoršuje jejich mechanické a fyzikální vlastnosti, snižuje jejich funkční hodnotu a nepříznivě ovlivňuje okolní prostředí přímo či nepřímo. Přímým negativním ovlivňováním okolního (většinou vnitřního) prostředí je myšlena nadměrná dotace vzduchu vlhkostí s následkem zvýšení jeho vlhkosti. Nepřímým ovlivňováním vnitřního prostředí je míněno např. vytváření podmínek pro vegetaci mikroorganismů škodlivých zdraví a jejich šíření do vzduchu.
Dlouhodobá nadměrná vlhkost včetně zasolení obecně ve zdivu způsobuje:
- snížení mechanických vlastností zdiva (únosnost, soudržnost a přídržnost vrstev),
- zhoršování fyzikálních vlastností (zvyšování součinitele prostupu tepla konstrukce, zvyšování objemové hmotnosti),
- zhoršování tepelně-fyzikálních vlastností konstrukce (snižování tepelného odporu, zvyšování pravděpodobnosti vzniku tepelného mostu),
- zvýšení rosného bodu a prodloužení rizikového období kondenzace na povrchu zdiva,
- zvýšení rizika vzniku kondenzační zóny uvnitř konstrukce,
- vznik prostředí pro rozvoj mikroorganismů (plísně, řasy, houby).
Obecně lze konstatovat, že nadbytečná vlhkost konstrukcí snižuje jejich životnost, negativně ovlivňuje jejich estetický vzhled a zhoršuje vnitřní prostředí z hlediska zdravotní nezávadnosti.
Klasifikace vlhkosti a salinity
Kritéria hodnocení vlhkosti a salinity jsou uvedena např. v návrhu normy ČSN P 730610 z listopadu r. 2000 [1]. Tato norma je vhodným a účinným nástrojem pro diagnostiku vlhkostního stavu. Klasifikuje vlhkost zděných konstrukcí vyvolanou zemní vlhkostí, vodou prosakující pod terén, vodou stékající po povrchu, vodou odstřikovou a vodou kondenzující ze vzduchu na povrchu a ve struktuře zdiva. Základní posouzení vlhkosti lze též provádět např. podle směrnice WTA 4-5-99 [6]. Z právního hlediska má výše uvedená ČSN větší váhu.
| Stupeň vlhkosti | Vlhkost zdiva [% hm.] |
|---|---|
| velmi nízká | w < 3 |
| nízká | 3 ≤ w < 5 |
| zvýšená | 5 ≤ w < 7,5 |
| vysoká | 7,5 ≤ w < 10 |
| velmi vysoká | w > 10 |
Toto hodnocení se však vztahuje na konstrukce staveb určených pro pobyt osob, vyzděných z cihel pálených, vápenopískových nebo z kamenů, které mají nasákavost vyšší než 10 % hm. Odpovídá hlavně materiálům s nasákavostí kolem 20 %, např. klasickým páleným cihlám nebo vápenné maltě.
Míra salinity zdiva je hodnocena podle obsahu vybraných dominantních solí, kterými jsou sírany, chloridy a dusičnany. Klasifikace je také v % hm. každé soli nebo v mg soli na gram vzorku stavebního materiálu. Je v tabulce B.1 v příloze B normy.
ČSN P 730610 též uvádí v tabulce C.1 v příloze C klasifikaci vlhkosti vzduchu ve vnitřním prostředí budov ve vztahu k možnostem jejich využívání.
| Vlhkostní klima vnitřního prostředí | Relativní vlhkost vzduchu [% rel.] | Měrné vlhkosti vzduchu při teplotě [g/kgsuch.vzd.] | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 5 °C | 20 °C | 23 °C | 30 °C | ||
| suché | < 50 | 1,1–2,7 | 2,9–7,4 | 3,5–8,9 | 5,3–13,5 |
| normální | 50 až 60 | 2,7–3,3 | 7,4–8,9 | 8,9–10,7 | 13,5–16,3 |
| vlhké | 60 až 75 | 3,3–4,1 | 8,9–11,1 | 10,7–3,4 | 16,3–20,5 |
| mokré | > 75 | 4,1–4,9 | 11,3–13,4 | 13,6–16,1 | 20,7–24,7 |
Příčiny vlhkostních poruch
Obr. 1: Rozdělení typů vlhkostí působících na objekt: 1 – srážková vlhkost, 2 – zemní vlhkost, 3 – vlhkost v interiéru
Stanovení příčin vlhkostních poruch je základním kamenem pro návrh nejvhodnějších sanačních opatření. Vyplývá z realizovaného vlhkostního průzkumu daného objektu. Mnohokráte se potvrdilo, že přes obecně známé a opakující se příčiny vlhnutí staveb je sanační řešení pro každý objekt individuální, zejména pro památky. Jednoduše řečeno, že na stejný zdroj vlhkosti bývá pro dva různé objekty vhodnější jiný sanační zásah. To je dáno osazením stavby v terénu, působením okolí i požadavky na výsledek. Obr. 1 schematicky naznačuje významnější zdroje vlhkosti působící na objekt. Tabulka 5 obrázek doplňuje.
| Hlavní zdroj vlhkosti | Bližší specifikace zdroje | Transportní cesty |
|---|---|---|
| voda havarijní | tlakové působení vody v kapalném skupenství | zátoky z vnějšku a z instalací vedených po povrchu |
| zátoky z instalací uvnitř konstrukčního systému | ||
| voda z okolního prostředí | vzdušná vlhkost (interiér, exteriér) | pulzující vlhkost povrchových úprav konstrukcí na základě jejich sorpčních vlastností |
| déšť | přímé zátoky do konstrukcí porušenými konstrukčními částmi (střešní krytina, klempířské prvky, omítky aj.) | |
| přímé zátoky do konstrukcí vlivem vadně řešených tvarů (zatékání sklepními okénky, vadný spád okolního terénu, vadný spád parapetů aj.) | ||
| přímé smáčení omítek odstřikem z předsazených částí fasád | ||
| zemní vlhkost | voda vnikající do konstrukcí z rubové strany zdiva pod úrovní terénu a dále vzlínající vzhůru pórovým systémem | |
| voda vnikající do konstrukcí z podzákladí a dále vzlínající vzhůru pórovým systémem | ||
| hladina spodní vody | tlakové působení vodního sloupce u paty zdiva | |
| tlakové působení vody zadržené mezi nepropustnými vrstvami zemní skladby | ||
| hladina trvalé spodní vody s úrovní vyšší, než je základová spára objektu | ||
| voda fyzikálně-chemicky iniciovaná | povrchová kondenzace | vnitřní vlhkost konstrukcí šířená v míře sorpčních vlastností povrchových vrstev |
| vnitřní kondenzace | vnitřní vlhkost konstrukcí šířená v míře sorpčních vlastností materiálů zdiva |
Rozdělení vlhkostních poruch
Vlhkostními poruchami zdiva historických objektů míníme poruchy, které jsou vizuálně patrné a mají přímý vliv na funkci konstrukce a provoz budovy. Nežádoucí vlhkost ve zdivu indikují:
- vlhkostní mapy,
- solné výkvěty a výluhy,
- řasy a plísně,
- mechanicky porušené části konstrukcí (nátěry, omítky, stavivo).
Vysoká vlhkost zdiva ovlivňuje vnitřní prostředí budov a často způsobuje „nepohodu prostředí“. Tato nepohoda je smyslově vnímána přítomnými osobami jako těžký, zatuchlý vzduch často doprovázený minimální nebo zanedbatelnou cirkulací. Čichem lze dobře rozpoznat spory hub a plísní. U citlivějších jedinců dochází k alergickým reakcím: svědění očí, rýmě, kožním reakcím, případně dušnosti. Základní škodlivé účinky vlhkosti a její projevy jsou uvedeny v tabulce 6.
| Zdroje vlhkosti | Škodlivé účinky vnášené vody a vlhkosti | Projevy působení |
|---|---|---|
| voda havarijní, voda působící z okolního prostředí a voda fyzikálně-chemicky iniciovaná | fyzické vymývání pojiva | degradace materiálových vrstev |
| chemický rozklad pojiva a iniciování změny chemicko-fyzikálních vlastností materiálů staviva a nástěnných uměleckých děl | uvolnění soudržnosti (delaminace) jednotlivých vrstev | |
| vnášení nežádoucích solí | vlhkostní mapy | |
| vytváření optimálních tepelně-vlhkostních podmínek pro vegetaci organismů a mikroorganismů (plísní, řas a hub) | přítomnost plísní | |
| zvyšování měrné vlhkosti vnitřního mikroklimatu | přítomnost solných výkvětů | |
| škodlivé spolupůsobení přítomné vody a mrazu (cyklická změna skupenství) | snížení mechanických vlastností zdiva | |
| zhoršení tepelně-fyzikálních vlastností zdiva | zhoršení zdravotních parametrů vnitřního mikroklimatu | |
| přímé pronikání vody do interiéru |
Obr. 2: Vlhnutí obvodové stěny bývalého pivovaru. Kombinace vzlínající, odstřikové a dešťové vody, jež smáčí šikminy zdiva. Výrazné hygroskopické mapy signalizují obsah vodorozpustných solí.
Obr. 3: Vlhnutí obvodové stěny zámku. Kombinace vzlínající a dešťové vody smáčející šikminu zdi doprovází vegetace řas a plísní.
Obr. 4: Vlhnutí ohradní zdi areálu. Voda zatéká důsledkem vadně provedené koruny zdiva.
Obr. 5: Vlhnutí obvodové stěny hřbitovního objektu. Vlhkostní klín u nároží budovy souvisí s masivním shromažďováním vody pod úrovní terénu.
Obr. 6: Poškození fasády administrativní budovy v okolí porušeného dešťového svodu
Obr. 7: Vlhkostní poškození fasády v oblasti porušeného dešťového svodu bývalé fary, stavebně navázané na zdivo lodě (apsidy) kostela, jež je též zasažené vzlínající vlhkostí
Obr. 8: Vlhkostní poruchy na fasádě bývalé usedlosti. Kombinace vzlínající vlhkosti se srážkovou vodou přímo smáčející povrch průčelí a hygroskopickou vlhkostí.
Obr. 9: Charakteristické projevy zatékání na fasádu v místě vadného napojení dešťového svodu na střešní žlab
Obr. 10: Vlhkostní klín na obvodové stěně kostela v koutě u sousedního objektu souvisí s masivním shromažďováním dešťové vody u paty zdiva
Obr. 11: Typické vlhkostní klíny na vnitřních stěnách suterénu navazují na vlhké obvodové zdivo
Obr. 12: Kontinuální průběh vlhkostní mapy na obvodové stěně přízemí domu souvisí s masivním shromažďováním dešťové vody pod přilehlým chodníkem
Obr. 13: Kontinuální průběh vlhkostní mapy na vnitřní straně obvodové stěny sklepního prostoru pod přilehlým terénem
Obr. 14: Vlhkost „vytlačená“ nevhodnou úpravou zdiva v přízemním prostoru
Obr. 15: Jeden z charakteristických projevů kondenzační vlhkosti na povrchu stěn dlouhodobě neobývaného přízemního bytu
Obr. 16: Projevy vlhkosti na obvodové stěně bytu v okolí potrubí ústředního topení
Obr. 17: Charakteristický projev solných výkvětů na povrchu zdiva
Použitá literatura a zdroje jsou uvedeny na konci druhého dílu seriálu. V dalším (závěrečném) díle se budeme věnovat podrobněji vlhkostním poruchám; jejich rozdělení, hodnocení vlhkosti a moderním technikám měření vlhkosti, včetně výčtu sanačních principů. Články vycházejí z textů sborníku Společnost pro technologie ochrany památek (STOP); upraveno autorem dle doporučení recenzenta pro TZB-info.